Épigénétique - Définition

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Introduction

L'épigénétique, dans son sens le plus récent, est l'ensemble des modifications transmissibles d'une génération à l'autre et réversibles de l'expression des gènes sans altération des séquences nucléotidiques.

L'existence de phénomènes épigénétiques se retrouve dans l'interrogation de Thomas Morgan « Si les caractères de l'individu sont déterminés par les gènes, pourquoi toutes les cellules d'un organisme ne sont-elles pas identiques ? »

En effet chaque cellule d'un même organisme ayant un même patrimoine génétique - mis à part quelques rares mutations somatiques - leurs différences supposent une expression différentielle des gènes. Les phénomènes épigénétiques peuvent donc être définis dans un sens restreint comme les phénomènes de modification du patron d'expression des gènes sans modification de la séquence nucléotidique : par exemple méthylation des cytosines ou des protéines histones liées à l’ADN. Ces changements peuvent se produire spontanément, en réponse à l'environnement, ou du fait de la présence d'un allèle particulier. Elles ont la particularité d'être héritables d'une génération de cellule à l'autre au cours de la mitose voire sur plusieurs générations d'organismes au cours de la méiose, même si leur cause a disparu.

Au cours du développement, vient ainsi s’ajouter à l’héritage génétique, une programmation par des processus épigénétiques, elle-même sous l’influence d’une multitude de facteurs environnementaux. « On peut sans doute comparer la distinction entre la génétique et l’épigénétique à la différence entre l’écriture d’un livre et sa lecture. Une fois que le livre est écrit, le texte (les gènes ou l’information stockée sous forme d’ADN) seront les mêmes dans tous les exemplaires distribués au public. Cependant, chaque lecteur d’un livre donné aura une interprétation légèrement différente de l’histoire, qui suscitera en lui des émotions et des projections personnelles au fil des chapitres. D’une manière très comparable, l’épigénétique permettrait plusieurs lectures d’une matrice fixe (le livre ou le code génétique), donnant lieu à diverses interprétations, selon les conditions dans lesquelles on interroge cette matrice. »

Des phénomènes épigénétiques ont été mis en évidence chez les Eucaryotes et les procaryotes. Les épimutations sont bien plus fréquentes que les mutations classiques de l’ADN. L'épigénome a une stabilité dynamique.

Les phénomènes épigénétiques couvrent les paramutations, le bookmarking (en), le phénomème d'empreinte, l'extinction de gène, l'Inactivation du chromosome X, l' effet de position (en), la reprogrammation (en), la transvection (en), l'effet maternel (en) (l'effet paternel est plus rare car le sperme est un vecteur moins important de matériel non nucléotidique), la régulation des modifications d'histone et de l'hétérochromatine. Ils sont entre autres impliqués dans l'évolution des cancers, la tératogenèse, ainsi que dans les limitations de la parthénogenèse ou du clonage.

Rappels historiques

Le mot «  épigenèse » remonte à Aristote qui nomme ainsi le développement d'un oeuf informe de façon graduelle aboutissant à un organisme aux tissus différenciés. Cette théorie s'opposa au préformationnisme qui postulait que l'être vivant préexistait en miniature dans le germe. La controverse entre épigénisme et préformationnisme fut une controverse majeur de la biologie au XIXe siècle.

On attribue la paternité de l'épigénétique dans son sens moderne au biologiste Conrad H. Waddington qui la définit en 1942 comme une branche de la biologie étudiant les implications entre les systèmes gènes + environnement, et leurs produits donnant naissance au phénotype d'un individu.

Il apparut rapidement que le « modèle génétique » postulant une équivalence unique entre phénotype et génotype, ne pouvait expliquer la différenciation cellulaire (cf citation de Morgan en introduction). Les expériences de transfert nucléaire le montrent bien : le noyau d'une cellule de peau d'amphibien transféré dans un œuf énucléé donne des animaux entiers (clone). Un même génome peut donc avoir plusieurs destinées et sa détermination est réversible. Il fut alors élaborée une théorie dans laquelle chaque cellule indifférenciée passait par un état critique qui serait responsable de son développement futur non uniquement lié à ses gènes (et pour cette raison qualifié d'épigénétique). Avec la découverte de la double-hélice, cette théorie a été mise à l'écart jusque dans les années 90 où le séquençage complet de plusieurs génomes et l'incapacité de les déchiffrer remis sur le devant l'épigénétique. L'épigénétique, ainsi redéfinie se veut un prolongement de la génétique classique.

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